luan van hoan chinh

Chuyên về Vật lý Hải dương, nghiên cứu, đánh giá sự biến dạng của các yếu tố thủy thực động lực học vùng ven biển, cửa sông tỉnh cà mau do tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Vấn đề nghiên cứu của nước biển dâng đến các yếu tố tác động thủy động lực học đã được các chuyên gia đặt vấn đề nghiên cứu tuy nhiên chưa được giải quyết triệt để. Vì vậy, luận văn này sẽ nghiên cứu, đánh giá sự biến dạng của yếu tố thủy động lực học vùng biển ven bờ

TRƯỜ G ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

QUÁ ĐÌ Ù G

NGHIÊN CỨU, ĐÁ G Á SỰ BIẾN DẠNG CỦA CÁC YẾU TỐ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÙNG VEN BIỂN, CỬA SÔNG TỈNH CÀ MAU

DO TÁ ĐỘNG CỦA BIẾ ĐỔI KHÍ HẬU - ƯỚC BIỂN DÂNG

LUẬ VĂ T Ạ SĨ Ả DƯƠ G ỌC

TP H CHÍ MINH, 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ H CHÍ MINH TRƯỜ G ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

QUÁ ĐÌ Ù G

NGHIÊN CỨU, ĐÁ G Á SỰ BIẾN DẠNG CỦA CÁC YẾU TỐ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÙNG VEN BIỂN, CỬA SÔNG TỈNH CÀ MAU

DO TÁ ĐỘNG CỦA BIẾ ĐỔI KHÍ HẬU - ƯỚC BIỂN DÂNG

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60 44 97

LUẬ VĂ T Ạ SĨ Ả DƯƠ G ỌC

GƯỜ ƯỚNG DẪ O Ọ : PGS.TS NGUYỄN HỮU NHÂN

TP H CHÍ MINH, 2014

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Tất cả các số liệu, hình vẽ, bảng biểu và kết quả tính toán trong luận văn là hoàn toàn trung thực và có nguồn tham khảo đáng tin cậy Đồng thời, kết quả nghiên cứu của luận văn cũng hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình trước đây

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2014 Tác giả

Quách Đình Hùng

Tôi xin chân thành bày tỏ lời tri ân sâu sắc nhất đến thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Nhân, người đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu

để tôi có thể hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy

Xin cảm ơn ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật Biển, các anh chị đồng nghiệp trong Bộ môn

Mô hình Toán & GIS đã động viên, góp ý và tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình tôi thực hiện luận văn

Cũng xin gửi lời cám ơn và tri ân đến quý thầy cô Bộ môn Hải dương, Khí tượng và Thủy văn, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG TPHCM đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt khóa học

Xin cảm ơn ba mẹ, ông bà và gia đình đã luôn bên cạnh và động viên con trong những thời điểm khó khăn nhất

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2014 Tác giả

Quách Đình Hùng

Luận văn đã ứng dụng module thủy lực của mô hình MIKE 21/3 Coupled FM nhằm

mô phỏng sự biến dạng của các yếu tố thủy động lực học vùng biển ven bờ - cửa sông

Cà Mau ứng với các kịch bản Biến đổi khí hậu – Nước biển dâng khác nhau và dưới 3 hình thái thời tiết: gió mùa Đông Bắc, gió mùa Tây Nam, bão nhiệt đới cấp 11 Kết quả nghiên cứu cho thấy, nước biển dâng có tác động đáng kể, làm biến dạng các đặc trưng thủy động lực tại vùng nghiên cứu, nhất là vùng nước nông và cửa sông Cụ thể, trong

2 mùa gió mùa: độ lớn của dao động mực nước tăng lên theo các kịch bản khác nhau, trong đó tốc độ gia tăng đỉnh triều lớn hơn chân triều; pha triều sẽ sớm hơn; dòng chảy không thay đổi về hướng mà chỉ biến dạng về trị số tốc độ dòng chảy Khi xuất hiện bão nhiệt đới cấp 11: độ dâng mực nước trong bão có tăng nhưng không nhiều, và dòng chảy trong bão là một yếu tố ít nhạy với ảnh hưởng của nước biển dâng

ABSTRACT

The thesis applied Hydrodynamic module of MIKE 21/3 Coupled FM Model in order to simulate deformations as well as changes of hydrodynamic factors in Ca Mau’s coastal waters – estuaries under 5 different scenarios of Climate change – Sea level rise and in 3 climatic conditions: North - East monsoon, South - West monsoon, tropical storm (level 11 of the Beaufort scale) Study results show that sea level rise has

a significant effect on the deformation of hydrodynamic factors in research area, especially in shallow waters and estuaries Specifically, in 2 monsoon seasons: the magnitude of water level increases with different scenarios, in which tidal peak increases faster than tidal trough; tidal phase is earlier; current has no change in its direction but its speed When a tropical storm (level 11 of the Beaufort scale) strikes research area: water level in storm increases but it’s inconsiderable, and current in storm is a factor which has slight change under the effects of rising sea level

Trang

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU 8

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 8

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH – ĐỊA CHẤT – ĐẤT ĐAI 8

1.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY HẢI VĂN 11

1.3.1 Chế độ thủy triều và dao động mực nước 11

1.3.2 Đặc điểm dòng chảy 14

1.3.3 Đặc điểm bùn cát 17

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG 19

1.4.1 Gió 20

1.4.3 Nhiệt độ và nắng 24

1.4.4 Độ ẩm, bốc hơi 24

1.4.5 Bão và áp thấp nhiệt đới 25

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP MIKE 21/3 COUPLED MODEL FM ĐỂ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÙNG CỬA SÔNG & BIỂN VEN BỜ TỈNH CÀ MAU 27

2.1 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH SỬ DỤNG 27

2.2 SƠ ĐỒ KHỐI ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21/3 COUPLED FM 28

2.3 XÂY DỰNG CẤU HÌNH CHO MÔ HÌNH LÀM VIỆC 29

2.3.1 Tạo lưới tính toán 29

2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào 31

2.4 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH 37

2.4.1 Số liệu sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định 37

2.4.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 40

2.5 CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ MÔ PHỎNG BÃO VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG 45

2.5.1 Bão 45

2.5.2 Nước biển dâng 46

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 49

3.2 ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN DẠNG CỦA TRƯỜNG MỰC NƯỚC 50

3.3 ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN DẠNG CỦA TRƯỜNG DÒNG CHẢY 73

3.4 MỘT SỐ SO SÁNH KHÁC 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101

PHỤ LỤC 1 106 PHỤ LỤC 2 122

Viết tắt Diễn giải

BVB - CS Biển ven bờ và cửa sông

HD Hydrodynamic (thủy động lực)

Bảng 1.1 Phân bố gió mùa hàng năm 20

Bảng 1.2 Lượng mưa ngày (mm) lớn nhất ở tỉnh Cà Mau 22

Bảng 1.3 Số giờ nắng trung bình tháng ở khu vực nghiên cứu 24

Bảng 1.4 Lượng bốc hơi (Piche-mm) trung bình tháng tại Cà Mau 25

Bảng 2.1 Giá trị các thông số module thủy động lực học HD 37

Bảng 2.2 Vị trí trạm đo mực nước 38

Bảng 2.3 Vị trí trạm đo dòng chảy 38

Bảng 2.4 Kịch bản nước biển dâng do Biến đổi Khí hậu cho Việt Nam 47

Hình 1.1 Bán đảo Cà Mau nhìn từ vệ tinh và Bản đồ hành chính tỉnh Cà Mau 8

Hình 1.2 Bản đồ phân vùng đất yếu ở ĐBSCL 10

Hình 1.3 Sự thay đổi dao động mực nước ở các trạm thủy văn 13

Hình 1.4 Trường dòng chảy khu vực biển Đông và vịnh Thái Lan trong mùa gió mùa Đông Bắc 15

Hình 1.5 Trường dòng chảy khu vực biển Đông và vịnh Thái Lan trong mùa gió mùa Tây Nam 16

Hình 1.6 Hướng và vận tốc dòng chảy đáy trung bình theo năm 16

Hình 1.7 Phân bố kích cỡ hạt trầm tích vùng biển ven bờ ĐBSCL 18

Hình 1.8 Vận chuyển trầm tích từ cửa sông Mekong đến vùng ven bờ bán đảo Cà Mau trong mùa gió Đông Bắc 18

Hình 1.9 Thay đổi SSC ở hạ lưu sông Mekong do sự xây dựng các đập thủy điện của Trung Quốc ở thượng lưu ( 19

Hình 1.10 Hoa gió tại vị trí ven biển Cà Mau cách bờ khoảng 10 km vào tháng 6 năm 2011 20

Hình 1.11 Hoa gió tại vị trí ven biển Cà Mau cách bờ khoảng 10 km tháng 12 năm 2011 21

Hình 1.12 Bản đồ ngày bắt đầu mùa mưa khu vực bán đảo Cà Mau 22

Hình 1.13 Bản đồ ngày kết thúc mùa mưa khu vực bán đảo Cà Mau 23

Hình 1.14 Xu thế biến đổi lượng mưa ở Cà Mau giai đoạn 1980 – 2007 23

Hình 1.15 Đường đi của bão Linda năm 1997 26

Hình 2.1 Sơ đồ khối 29

Hình 2.2 Lưới tính xây dựng cho vùng nghiên cứu 30

Hình 2.4 Cơ sở dữ liệu địa hình cho vùng nghiên cứu 32

Hình 2.5 Thuật toán sử dụng trong mô hình 33

Hình 2.6 Cơ sở dữ liệu hệ số Manning (định nghĩa của DHI) cho vùng nghiên cứu 34

Hình 2.7 Cơ sở dữ liệu trường gió đầu vào cho mô hình 35

Hình 2.8 Cơ sở dữ liệu điều kiện biên với 4 đoạn biên mở (Đông, Tây, Nam và Bắc) 36 Hình 2.9 Vị trí đo mực nước, dòng chảy ven biển 39

Hình 2.10 Dòng chảy theo các tầng tại trạm 2 40

Hình 2.11 Dòng chảy theo các tầng tại trạm 3 40

Hình 2.12 So sánh kết quả tính toán mực nước bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và mực nước thực đo tại trạm 1 41

Hình 2.13 So sánh kết quả tính toán mực nước bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và mực nước thực đo tại trạm 4 42

Hình 2.14 So sánh kết quả tính toán thành phần vận tốc dòng chảy u bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và số liệu thực đo tại trạm 2 42

Hình 2.15 So sánh kết quả tính toán thành phần vận tốc dòng chảy v bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và số liệu thực đo tại trạm 2 43

Hình 2.16 So sánh kết quả tính toán thành phần vận tốc dòng chảy u bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và số liệu thực đo tại trạm 3 43

Hình 2.17 So sánh kết quả tính toán thành phần vận tốc dòng chảy v bằng mô hình tích hợp MIKE 21/3 và số liệu thực đo tại trạm 3 44

Hình 2.18 Cơ sở dữ liệu bão nhiệt đới tạo bởi mô hình MIKE 21 46

Hình 2.19 Cơ sở dữ liệu biên mở để mô phỏng các kịch bản nước biển dâng 48

Hình 3.1 Vùng nghiên cứu được chia làm 5 tiểu vùng 50

Hình 3.2 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm đỉnh triều) ở tiểu vùng 1 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 51

tiểu vùng 1 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 52 Hình 3.4 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm chân triều) ở tiểu vùng 2 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 53 Hình 3.5 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm chân triều) ở tiểu vùng 2 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 54 Hình 3.6 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm chân triều) ở tiểu vùng 3 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 55 Hình 3.7 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm chân triều) ở tiểu vùng 3 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 56 Hình 3.8 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm đỉnh triều) ở tiểu vùng 4 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 57 Hình 3.9 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm đỉnh triều) ở tiểu vùng 4 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 58 Hình 3.10 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm đỉnh triều) ở tiểu vùng 5 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 59 Hình 3.11 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước (thời điểm đỉnh triều) ở tiểu vùng 5 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 60 Hình 3.12 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường mực nước ở tiểu vùng 1 khi có bão cấp 11 ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và B2 (năm 2100) so với hiện trạng (năm 2011) 61

cấp 11 ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và B2 (năm 2100) so với hiện trạng (năm 2011) 62 Hình 3.14 Các điểm trích xuất dữ liệu để so sánh 63 Hình 3.15 Chú giải dùng chung cho các biểu đồ so sánh sự biến dạng 63 Hình 3.16 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu I 64 Hình 3.17 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu I 64 Hình 3.18 Biến dạng đường quá trình mực nước nước dâng cực đại trong bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu I do nước biển dâng 65 Hình 3.19 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu V 65 Hình 3.20 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu V 66 Hình 3.21 Biến dạng đường quá trình mực nước nước dâng cực đại trong bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu V do nước biển dâng 66 Hình 3.22 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu VII 67 Hình 3.23 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu VII 67 Hình 3.24 Biến dạng đường quá trình mực nước nước dâng cực đại trong bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu VII do nước biển dâng 68 Hình 3.25 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu IX 68 Hình 3.26 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu IX 69 Hình 3.27 Biến dạng đường quá trình mực nước nước dâng cực đại trong bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu IX do nước biển dâng 69 Hình 3.28 Biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu XI 70

Tây Nam tại điểm trích dữ liệu XI 70 Hình 3.30 Biến dạng đường quá trình mực nước nước dâng cực đại trong bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu XI do nước biển dâng 71 Hình 3.31 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 1 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 74 Hình 3.32 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 1 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 75 Hình 3.33 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều dâng) ở tiểu vùng 2 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 76 Hình 3.34 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều dâng) ở tiểu vùng 2 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 77 Hình 3.35 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 3 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 78 Hình 3.36 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 3 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 79 Hình 3.37 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 4 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 80 Hình 3.38 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều rút) ở tiểu vùng 4 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng (năm 2011) 81 Hình 3.39 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy (thời điểm triều dâng) ở tiểu vùng 5 trong mùa gió mùa Đông Bắc ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI (năm 2050) so với hiện trạng 82

tiểu vùng 5 trong mùa gió mùa Tây Nam ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và A1FI

(năm 2050) so với hiện trạng Error! Bookmark not defined

Hình 3.41 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy ở tiểu vùng 1 khi có bão cấp 11 ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và B2 (năm 2100) so với hiện trạng (năm 2011) 84 Hình 3.42 Các bản đồ mô tả sự thay đổi của trường dòng chảy ở tiểu vùng 2 khi có bão cấp 11 ứng với kịch bản B2 (năm 2030) và B2 (năm 2100) so với hiện trạng (năm 2011) 85 Hình 3.43 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu I 86 Hình 3.44 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu I 86 Hình 3.45 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng khi có bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu I 87 Hình 3.46 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu III 87 Hình 3.47 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu III 88 Hình 3.48 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng khi có bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu III 88 Hình 3.49 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu VI 89 Hình 3.50 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu VI 89 Hình 3.51 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng khi có bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu VI 90 Hình 3.52 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu IX 90 Hình 3.53 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu IX 91

cấp 11 tại điểm trích dữ liệu IX 91 Hình 3.55 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Đông Bắc tại điểm trích dữ liệu XI 92 Hình 3.56 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng trong mùa gió mùa Tây Nam tại điểm trích dữ liệu XI 92 Hình 3.57 Biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng khi có bão cấp 11 tại điểm trích dữ liệu XI 93 Hình 3.58 Các điểm trích kết quả tính toán ở trong sông và xa bờ 95 Hình 3.59 So sánh sự biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm A và B 96 Hình 3.60 So sánh sự biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm A và B 96 Hình 3.61 So sánh sự biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm D và F 98 Hình 3.62 So sánh sự biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm D và F 98 Hình 3.63 So sánh sự biến dạng đường quá trình mực nước do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm C và E 99 Hình 3.64 So sánh sự biến dạng đường quá trình tốc độ dòng chảy do nước biển dâng (kịch bản hiện trạng và kịch bản B2 - 2030) tại điểm C và E 100

MỞ ĐẦU

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tỉnh Cà Mau là địa phương nằm ở cực Nam của Tổ Quốc, nơi có mũi Cà Mau nổi tiếng Với vị trí địa lí đặc biệt đó, đứng tại đất mũi có thể quan sát cùng lúc cả biển Đông và biển Tây

Cấu tạo địa chất và địa hình vùng biển ven bờ và cửa sông (BVB-CS) tỉnh Cà Mau và chính bản thân mảnh đất này là kết quả tương tác của 4 yếu tố chính bao gồm: (1) nguồn bùn cát do sông Mekong cung cấp; (2) hoạt động của biển Đông Nam Bộ và biển Tây Nam Bộ; (3) tính phi đối xứng của các quá trình thủy động lực học, sóng biển và vận chuyển bùn cát trên vùng biển ven bờ phía Tây và phía Đông bán đảo Cà Mau do tác động của chế độ khí hậu gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam cũng như chế độ thủy triều tại các vùng biển này; (4) hoạt động của các hệ sinh thái tự nhiên trong vùng biển, trên các bãi bồi, trong đó vai trò của rừng ngập mặn là quan trọng nhất, và hoạt động của con người tại các vùng biển ven bờ nói

trên và trên lưu vực sông Mekong nói chung

Ngoài 4 yếu tố trên, trong các năm gần đây, ảnh hưởng của nước biển dâng (NBD) do biến đổi khí hậu toàn cầu (BĐKH) đang gây ra những ảnh hưởng rất tiêu cực và nghiêm trọng đến khu vực này Mức độ ngập nước tăng liên tục (ví dụ: tốc

độ tăng độ sâu ngập lụt tại huyện Năm Căn là 1cm/năm [6]) kéo theo ảnh hưởng của dòng chảy và sóng biển sâu vào bên trong đất liền, gây sạt lở bờ biển tỉnh Cà Mau Nhiều khu vực trước đây là vùng bồi tụ, nay đã trở thành vùng xói lở Dự báo trong tương lai, tác động của NBD sẽ ngày càng khốc liệt hơn Vì vậy, đó là yếu tố thứ 5 cần được tính đến khi đặt vấn đề nghiên cứu vùng biển và cửa sông tỉnh Cà Mau

Các yếu tố thủy động lực học biển (bao gồm: vận tốc dòng chảy tổng hợp và dao động mực nước biển tại vùng bờ và cửa sông tỉnh Cà Mau; tính phi đối xứng của chúng tại vùng biển phía Đông và phía Tây bán đảo Cà Mau; sự biến dạng của chúng do NBD) có vai trò rất quan trọng đối với cơ chế hình thành và phát triển bãi

bồi Cà Mau và cả bán đảo Cà Mau, đặc biệt là để xác định nguyên nhân gây sạt lở

bờ biển và cửa sông tỉnh Cà Mau nhằm tìm ra giải pháp tối ưu hạn chế tác động tiêu cực của chúng

Vấn đề nghiên cứu tác động của nước biển dâng (NBD) đến các yếu tố thủy động lực học đã được các chuyên gia đặt vấn đề nghiên cứu tuy nhiên chưa được giải quyết triệt để Vì vậy, luận văn sẽ nghiên cứu, đánh giá sự biến dạng của các yếu tố thủy động lực học vùng biển ven bờ - cửa sông tỉnh Cà Mau do ảnh hưởng của nước biển dâng

Để giải quyết vấn đề nghiên cứu của luận văn, có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có ba phương pháp đang được áp dụng rộng rãi là phương pháp

đo đạc thực địa, phương pháp mô hình vật lý và phương pháp mô hình toán

CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Phương pháp 1: đo đạc ngoài thực địa

Đo đạc ngoài thực địa các thông số: dòng chảy, độ dâng – rút mực nước trong một thời gian dài, liên tục, trong mọi hình thái thời tiết tốt – xấu với các điểm đo mặt rộng, liên tục được bố trí dày Từ các số liệu đo đạc được, người ta tiến hành tính toán, so sánh, thống kê, phân tích, suy luận, nhận xét, đánh giá Phương pháp này rất cơ bản và có tầm quan trọng cao, tuy nhiên đòi hỏi kinh phí lớn, tốn kém thời gian Phương pháp dùng ảnh viễn thám cũng thuộc nhóm phương pháp này Một yếu điểm của phương pháp 1 là khả năng dự báo khi có NBD là không khả thi

 Phương pháp 2: lập các mô hình vật lý

Lập các mô hình vật lý trên sa bàn dựa trên lý thuyết tương tự Đây cũng là một phương pháp quan trọng nhưng lại rất tốn kém và với cơ sở vật chất khoa học – kỹ thuật hiện nay của Việt Nam thì rất khó khả thi, vượt khỏi tầm của một luận văn thạc sĩ

 Phương pháp 3: phương pháp mô hình toán

Phương pháp mô hình toán có khả năng mô phỏng các quá trình thủy động lực học, sóng, bồi xói ở tất cả các trạng thái thời tiết, trên phạm vi toàn vùng nghiên cứu liên tục trong một thời gian dài, ít tốn kém và cho kết quả khá tin cậy khi được hiệu chỉnh và kiểm định cẩn thận, và nhất là khả năng dự báo với các kịch bản đầu vào khác nhau

Đặc điểm của phương pháp mô hình toán bao gồm:

 Các số liệu đo đạc thực địa được dùng để hiệu chỉnh thông số mô hình, lập các cơ sở dữ liệu đầu vào và để kiểm định chất lượng của số liệu mô phỏng, dự báo

 Số liệu kết quả tính toán từ mô hình (đã được kiểm định qua so sánh với số liệu thực đo) được sử dụng để mô tả trạng thái thủy động lực học với các kịch bản đầu vào khác nhau (cho quá khứ, hiện tại và tương lai) tại vùng nghiên cứu Hiện nay, trên thế giới có nhiều mô hình toán với các tính năng đủ mạnh và có độ tin cậy chấp nhận được để giải quyết các vấn đề đặt ra Có thể kể ra các mô hình nổi tiếng như: bộ MIKE của Viện Thủy Lực Đan Mạch (DHI), DELFT-3D của Viện Thủy lực Hà Lan, TELEMAC của Phòng thí nghiệm Thủy lực Pháp (LNH),

Phương pháp mô hình toán đang được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới và phương pháp này sẽ được lựa chọn là phương pháp nghiên cứu chính để thực hiện đề tài luận văn Bên cạnh đó, trong đề tài sẽ sử dụng các số liệu

từ đo đạc thực địa để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình cũng như tham khảo, kế thừa một số kết quả từ các nghiên cứu trước đây về các vấn đề liên quan

CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Chế độ thủy động lực học điển hình vùng BVB-CS tỉnh Cà Mau nói chung, mũi

Cà Mau nói riêng đã nhận được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà hải dương học trong nước cũng như quốc tế Các nghiên cứu tiêu biểu có liên quan đến các vấn đề

cần giải quyết trong đề tài bao gồm:

1 Các chuyến điều tra khảo sát của NAGA (1959-1961) và chương trình hợp tác giữa Viện Hải Dương Học và Viện Sinh học Biển Đông (1976-1986) là những chương trình điều tra tổng thể, trong đó có các yếu tố về Vật lý biển và môi

trường, Sinh thái biển Bộ số liệu và các báo cáo, các bài báo liên quan là tư liệu

có tính nền tảng cho các nghiên cứu biển Đông và biển Tây Nam Bộ

2 Đợt điều tra tổng hợp của tàu Stranger thuộc Viện Hải Dương Học Script (trường Đại Học Tổng Hợp California, Hoa Kỳ) từ tháng 10 năm 1959 đến tháng

12 năm 1960 trong chương trình NAGA thám hiểm vịnh Thái Lan và biển Đông Nam Bộ là đợt điều tra nghiên cứu quy mô nhất trong vịnh Thái Lan và biển Đông Nam Bộ từ trước đến nay Các tài liệu của đợt điều tra đã được chỉnh lý, tính toán và công bố trong tập chuyên khảo khoa học NAGA Report (1974), tập

3 về Vật lý hải dương, tập 4 và 5 về sinh vật biển Chương trình khảo sát NAGA (1959-1961) nói trên đã đặt mục tiêu trọng tâm về nghiên cứu sinh học và nghề

cá ngoài các mục tiêu về hải dương học nói chung Từ tài liệu điều tra này, đã có một số công trình được công bố như: Brinton (1963), Fleminger (1963), Rottaman (1963), Alvarino (1963) Tiếp theo đó là hàng loạt công trình của Shirota (1963,1966) nghiên cứu vềsinh vật phù du vùng biển ven bờ phía tây Cà Mau và vùng quanh đảo Phú Quốc

3 Các công trình tính toán thủy triều và hoàn lưu gió của K.Wyrtki (1961); các công trình tính toán phân bố các sóng triều chính của K.TBogdanov (1963), U.N Xecgayev (1964), Robinson (1983), T.Yanagi và Takao (1997); các công trình tính toán về hoàn lưu của T.Pohlmann (1987)

4 Các chương trình điều tra tổng hợp Thuận Hải – Minh Hải (1976 –

1980);Chương trình 48-06-01: Nghiên cứu vùng biển ven bờ (1981-1985);

Chương trình nghiên cứu biển Đông và khu vực lân cận 48B (1986 –1990);

Chương trình KT-03 (1991-1995); Dự án “EC-Cuu Long Project 1997 – 1998”

Hiện nay vẫn tiếp tục là hệ thống các đề tài cấp Nhà nước thuộc chương trình KT-03 (1991 – 1995), chương trình KT-06 (1991 – 1995), KHCN.06 (1996-2000) và KC.09 (2001- 2010)

5 Đề tài độc lập cấp Nhà nước, Xây dựng cơ sở khoa học để xây dựng đê biển Nam

Bộ, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam,Chủ nhiệm GS Trần Như Hối

6 Nguyễn Văn Lập, Tạ Thị Kim Oanh, Tanabe, Tateishi, Saito (2001, 2003, 2004,

2005) đã phác họa lịch sử phát triển địa chất của đồng bằng Nam Bộ trong Holocen qua nghiên cứu, phân tích các lỗ khoan, các mặt cắt địa chất, cũng như tổng hợp các kết quả phân tích tuổi C14 Có thể xem những kết quả này có giá trị khoa học cao

7 Đề tài KT.03.22, Điều tra nghiên cứu về điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên

nhiên vùng biển Tây Nam phục vụ kinh tế -xã hội(1944 -1995), Chủ nhiệm TS

Phan Văn Hoặc

8 Đề tài KHCN.06.03, Điều tra khảo sát bổ sung vùng biển Kiên Giang – Cà Mau

(1998-1999), Chủ nhiệm TS Phan Văn Hoặc

9 Đề tài cấp Bộ, Xây dựng phần mềm và cơ sở dữ liệu dự báo sóng vùng BVB-CS

Nam bộ (2009), Chủ trì TS Nguyễn Hữu Nhân

10 Đề tài cấp cơ sở Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Nghiên cứu sự biến dạng

các yếu tố triều do NBD tại biển ven bờ và cửa sông Nam Bộ(2012),Viện Kỹ

thuật Biển, Chủ nhiệm TS Nguyễn Hữu Nhân

11 Kịch bản BĐKH và NBD năm 2012, Bộ Tài nguyên và Môi trường

12 Đề tài độc lập cấp Nhà nước, Nghiên cứu cơ chế hình thành và phát triển vùng

bồi tụ ven bờ và các giải pháp khoa học và công nghệ để phát triển bền vững về kinh tế-xã hội vùng biển Cà Mau”(đang thực hiện), Viện Kỹ thuật Biển, Chủ

nhiệm PGS.TS Nguyễn Hữu Nhân

13 Các tài liệu khoa học về các phần mềm thủy động lực học, sóng biển, vận chuyển bùn cát và bồi xói BVB-CS của DHI (Danish Hydraulic Institute), TU Delft

14 SKM, Australia (2012) Climate Change Vulnerability & Risk Assessment Study

for Ca Mau and Kien Giang Province, Vietnam Final report prepared by P

Makay and M Roussell

MỤC TIÊU LUẬN VĂN

Nghiên cứu, đánh giá được sự biến đổi, biến dạng của chế độ thủy động lực học (dao động mực nước, dòng chảy) tại vùng BVB-CS tỉnh Cà Mau trong tương lai

ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu - nước biển dâng cho Việt Nam (do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2012)

NỘI DUNG LUẬN VĂN

Lập mô hình tích hợp MIKE 21/3 Coupled Model FM để mô phỏng hiện trạng và các kịch bản dự báo khác nhau Module được sử dụng là module thủy động lực học

(Hydrodynamic - HD)

Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận văn là vùng BVB-CS tỉnh Cà Mau, phía Đông và phía Nam giáp với biển Đông, phía Tây giáp với biển Tây và vịnh Thái Lan Phạm vi vùng nghiên cứu được giới hạn bởi 4 đoạn biên mở ở 4 phía Đông, Tây, Nam, Bắc Các biên mở này là các biên triều, tượng trưng cho sự truyền triều

từ các đại dương tác động đến vùng biển Cà Mau

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

Kết quả thực hiện luận văn sẽ có ý nghĩa trong khoa học và thực tiễn, bao gồm: 1) Xây dựng được lưới tính tối ưu cho vùng nghiên cứu và cơ sở dữ liệu DEM trên lưới tính

2) Xây dựng được các cơ sở dữ liệu và cơ sở khoa học về chế độ dòng chảy và dao động mực nước ở vùng BVB-CS tỉnh Cà Mautrong các hình thái thời tiết và các kịch bản BĐKH-NBD khác nhau Dự báo và đánh giá được tác động của BĐKH-NBD tới các quá trình thủy động lực học ở vùng nghiên cứu, làm cơ sở cho các nghiên cứu về sau cũng như giúp các nhà quản lý hoạch định các chính sách phù hợp phục vụ sự phát triển bền vững của địa phương

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn trình bày việc sử dụng mô hình toán để nghiên cứu, đánh giá sự biến đổi, biến dạng của các yếu tố thủy động lực học vùng BVB-CS tỉnh Cà Mau do tác động của BĐKH-NBD, bao gồm 3 chương, phần Mở đầu, phần Kết luận và kiến nghị Trình bày trong 103trang và 21trang phụ lục với các nội dung sau:

Mở đầu (07 trang)

Chương 1: Đặc điểm các yếu tố tự nhiên vùng nghiên cứu (19 trang)

Chương 2: Ứng dụng mô hình tích hợp MIKE 21/3 Coupled Model FM để nghiên cứu chế độ thủy động lực học vùng cửa sông và biển ven bờ tỉnh Cà Mau (22 trang)

Chương 3: Kết quả và thảo luận (52 trang)

Kết luận và kiến nghị (03 trang)

[13]

Hình 1.1 Bán đảo Cà Mau nhìn từ vệ tinh [6] và Bản đồ hành chính tỉnh Cà Mau [14]

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH – ĐỊA CHẤT – ĐẤT ĐAI

Cà Mau là vùng đất thấp, thường xuyên bị ngập nước Hiện nay đang có hiện tượng bồi lở ở cả 2 phía biển Đông và Tây [13]

Địa hình vùng U Minh Hạ có cao độ phổ biến từ 0,3 - 0,6m, còn ở dải ven biển cao

hơn, cao độ phổ biến từ 0,5 - 0,8m Đây là vùng bãi bồi phát triển, rải rác ven biển có rừng ngập mặn

Địa hình vùng Nam Cà Mau: đây là khu vực trẻ đang phát triển Cao độ phổ biến từ

0,3 - 0,7m Ven biển có nhiều rừng ngập mặn, hệ thống sông ngòi phát triển, các cửa

chảy ra biển Đông sâu, trong khi đó các cửa chảy ra biển Tây lại nông Xói lở trong

đoạn này khá phức tạp Đoạn từ cửa rạch Ông Đốc đến cửa rạch Cái Đôi bị xói 3 - 4m/năm, trong khi đó từ Rạch Cái Đôi đến Mũi Cà Mau có xu thế bồi mạnh, khoảng

80 - 100m/năm hoặc lớn hơn Đoạn từ Mũi Cà Mau đến sông Gành Hào bị xói (mạnh nhất là Hố Gùi, trung bình khoảng 30 - 40m/năm) Trong vài năm gần đây, Mũi Cà

Mau đang có biến động mạnh, có xu thế xói lở tăng lên [14]

Về đặc điểm địa chất, theo nghiên cứu của Trần Như Hối và cộng sự (2002) [3], địa chất công trình Cà Mau có thể chia thành các vùng chính như sau (hình 1.2):

+ Địa tầng nguồn gốc sông - biển - đầm lầy: thành phần gồm bùn sét, bùn sét xen kẽ cát hạt mịn, xác sinh vật phân hủy phân bố rộng rãi trên địa bàn tỉnh

+ Địa tầng nguồn gốc đầm lầy hiện đại: thành phần sét chứa than bùn, xác thực vật phân hủy màu nâu đen; phân bố ở khu vực U Minh

+ Địa tầng nguồn gốc biển - đầm lầy hiện đại: thành phần gồm bùn sét pha, chứa xác sinh vật màu xám nâu, xám tối, loang vàng; phân bố khu vực ven biển

Về đặc điểm đất đai, đất ở Cà Mau được chia ra 3 nhóm chính [14]:

+ Nhóm đất mặn: có diện tích 208.500ha, chiếm 40% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu ở các huyện: Ngọc Hiển, Năm Căn, Đầm Dơi, Phú Tân, Cái Nước và xen kẽ ở các huyện Trần Văn Thời, U Minh, Thới Bình, thành phố Cà Mau Trong đất mặn có:

đất mặn nặng (32.600ha, chiếm 6,26% đất tự nhiên), đất mặn ít (175.900ha, chiếm 33,75% đất tự nhiên)

+ Nhóm đất phèn: có diện tích 271.926ha, chiếm 52,18% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu ở các huyện Thới Bình, U Minh, Trần Văn Thời và xen kẽ ở các huyện khác trong toàn tỉnh Trong đó đất phèn tiềm tàng có 190.640ha, chiếm 36,59% diện tích tự nhiên, đất phèn hoạt động có 81.285ha, chiếm 15,6%

+ Nhóm đất phèn nhiễm mặn phân bố ở những vùng ven biển, khoảng 30.387ha Đối với diện tích đất phèn không ngập mặn có thể trồng lúa trong mùa mưa, trồng các cây công nghiệp chịu phèn như mía, khóm, chuối, tràm Đối với diện tích phèn bị ngập mặn có thể trồng rừng ngập mặn, nuôi thủy sản nước mặn Ngoài ra, còn có nhóm đất than bùn, với diện tích khoảng 8.698ha, phân bố ở các huyện U Minh, Trần Văn Thời, diện tích có tầng than bùn dày chủ yếu trong khu vực rừng tràm Nhóm đất bãi bồi với diện tích 15.483ha, phân bố ở huyện Ngọc Hiển và Phú Tân

Hình 1.2 Bản đồ phân vùng đất yếu ở ĐBSCL [3]

1.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY HẢI VĂN

1.3.1 Chế độ thủy triều và dao động mực nước [6]

Chu kỳ triều biển Đông có những đặc điểm sau:

+ Chu kỳ triều ngày: trong một ngày có hai dao động, biến thiên với chu kỳ 24 giờ

50 phút Thời gian nước lên và xuống bằng nhau và bằng 12 giờ 25 phút

+ Chu kỳ triều nửa tháng: trong một chu kỳ triều nửa tháng có một kỳ triều cường

và một kỳ triều kém Ngày triều cường nhất (đỉnh đạt cao nhất, chân đạt thấp nhất) xuất hiện vào thời kỳ không trăng hoặc trăng tròn Ngày triều kém nhất (biên độ triều nhỏ nhất) xuất hiện vào những ngày thượng hoặc hạ huyền (khoảng ngày 7 và 23 âm lịch) Trong chu kỳ triều nửa tháng đỉnh triều cao và chân triều cao biến động tương đối nhỏ; còn đỉnh triều thấp và chân triều thấp biến đổi lớn hơn (chân triều thấp có thể dao động lớn hơn 2m) Trong kỳ triều cường, hai đỉnh chênh lệch nhau nhỏ nhưng hai chân chênh lệch nhau cực đại Ngược lại, trong kỳ triều kém hai đỉnh chênh lệch nhau đạt cực đại, hai chân triều chênh lệch đạt cực tiểu

+ Chu kỳ tháng: trong mỗi tháng âm lịch có hai kỳ triều cường và hai kỳ triều kém + Chu kỳ 18 năm: thủy triều có một chu kỳ dài là 18,6 năm, nhưng độ chênh lệch thủy triều này tương đối nhỏ

Đối với vùng ven bờ phía Tây bán đảo Cà Mau (từ Mũi Cà Mau đến Hà Tiên), chế

độ triều là nhật triều không đều, biến đổi khá phức tạp, biên độ triều từ 0,8 - 1m Chế

độ triều tại Mũi Cà Mau có tính chất hỗn hợp giữa nhật triều và bán nhật triều do ảnh hưởng của cả chế độ triều biển Đông và biển Tây

Hình dạng triều ở ven biển phía Tây gần như ngược lại với triều ven biển phía Đông: chênh lệch giữa hai đỉnh triều rất lớn, chênh lệch giữa hai chân triều lại nhỏ Sự khác biệt giữa triều cường và triều kém thể hiện ở chỗ: đỉnh triều cao trong kỳ triều cường lớn hơn nhiều trong kỳ triều kém, sự lệch đỉnh trong kỳ triều cường rất lớn, trong kỳ triều kém không đáng kể Trong năm, mực nước trung bình xuống thấp vào các tháng 4-5 và lên cao nhất vào các tháng 10-11, chênh lệch nhau khoảng 0,2 - 0,3m Mực nước cao nhất xuống thấp vào các tháng 3-6 và lên cao nhất vào các tháng 10-11, chênh lệch nhau khoảng 0,2 - 0,25m Mực nước thấp nhất xuống thấp vào các tháng 5-

6 và lên cao nhất vào tháng 10, chênh lệch nhau khoảng 0,2 - 0,4m

Trong vùng này, thời gian nước lên và nước xuống rất không đều nhau trong từng ngày Biên độ triều nhỏ, tối đa chỉ đạt 1,1  0,1m Đây cũng chính là lý do tại sao ảnh hưởng của triều biển Tây vào ĐBSCL nhỏ hơn so với triều biển Đông nói chung và Cà Mau nói riêng Trong tháng, mực nước cao nhất lên cao vào ngày sóc vọng, xuống thấp vào những ngày thượng, hạ huyền; biên độ khoảng 0,2 - 0,5m Mực nước thấp nhất không có chu kỳ rõ rệt vì dao động hai đường bao chân nhỏ Mực nước trung bình cũng không có chu kỳ rõ rệt trong tháng

1.3.1.2 Chế độ dao động mực nước

Dao động mực nước ở khu vực nghiên cứu chịu sự chi phối của chế độ thủy triều, tác động của gió, các hoạt động trong nội đồng và đặc biệt trong những năm gần đây là ảnh hưởng của NBD Số liệu đo đạc mực nước ở các trạm thủy văn Quốc gia Năm Căn, Gành Hào và Ông Đốc cho ta thấy xu hướng tăng lên của mực nước trung bình và

biên độ dao động mực nước (hình 1.3)

Ví dụ, mực nước lớn nhất trung bình tăng khoảng 2cm/năm tại trạm Năm Căn, 1cm/năm tại trạm Gành Hào và 0,45cm/năm tại trạm Ông Đốc; mực nước trung bình

tăng khoảng 1,3cm/năm tại trạm Năm Căn, 0,3cm/năm tại trạm Gành Hào và 0,4cm/năm tại trạm Ông Đốc; mực nước nhỏ nhất trung bình tăng khoảng 1cm/năm tại trạm Năm Căn, 0,1cm/năm tại trạm Gành Hào, 0,4cm/năm tại trạm Ông Đốc Như vậy, trong vòng 25 năm qua, mực nước lớn nhất đã tăng từ 20 - 45cm, đó là một con số rất

lớn đối với vùng đất thấp như Cà Mau [6]

Hình 1.3 Sự thay đổi dao động mực nước ở các trạm thủy văn [6]

Trên một số sông chính, chẳng hạn tại sông Gành Hào: sông này chịu tác động trực tiếp của triều biển Đông, thuộc vào loại sông ảnh hưởng mạnh của triều Biên độ triều

ở cửa sông khoảng 3 - 3,5m (triều biển Đông), giảm nhanh xuống còn 0,6 - 0,8m tại chỗ giao với kênh nối Bảy Hạp, và chỉ còn khoảng 0,5m tại Thành phố Cà Mau Một

số kênh lớn nối với sông Gành Hào là Gành Hào - Hộ Phòng, Cái Keo và Tắc Vân, là những trục chuyển tải mặn và tiêu quan trọng cho vùng Bắc Quốc lộ 1A, tỉnh Bạc Liêu

và Cà Mau

Sông Cửa Lớn dài 58km nối từ cửa Bồ Đề ở phía biển Đông đến cửa Ông Trang ở vịnh Thái Lan Con sông này có tác động rất lớn đến chế độ dòng chảy và vận chuyển bùn cát ở đây Đặc biệt, đây là tuyến vận chuyển bùn cát từ biển Đông chuyển sang phía Tây bồi đắp cho vùng cửa Bảy Háp trở xuống

Một sông lớn khác trong khu vực nghiên cứu là sông Ông Đốc, sông này chịu tác động trực tiếp, chủ đạo của triều biển Tây, biên độ tại cửa sông lớn nhất chỉ khoảng 1 - 1,1m, và giảm nhanh đến Tắc Thủ chỉ còn khoảng gần một nửa Chú ý rằng, ngọn của sông này giao với sông Gành Hào, do đó triều tại cửa của nó đã bị biến dạng nhiều khi

đi sâu dần vào nội địa

1.3.2 Đặc điểm dòng chảy

Dòng chảy bề mặt sinh ra chủ yếu do tác động của gió Vì vậy, chế độ dòng chảy bề mặt ven bờ Cà Mau có hai xu hướng chính dưới ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam

Trong mùa gió mùa Đông Bắc, bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, ở phía Đông bán đảo Cà Mau, dòng chảy có hướng chảy từ Bắc xuống Nam Khi đến mũi Cà Mau, một phần dòng chảy từ phía Bắc xuống tỏa rộng trên thềm lục địa, một phần chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam khi vào vịnh Thái Lan tạo thành một hoàn lưu có chiều ngược kim đồng hồ (hình 1.4) [12]

Trong mùa gió mùa Tây Nam, từ tháng 5 đến tháng 9, dòng chảy có hướng chảy từ Nam lên Bắc Tới gần mũi Cà Mau, một phần nước tiếp tục chảy theo hướng Bắc tới vùng biển phía Đông Nam Bộ, một phần nước chảy vào vịnh Thái Lan tạo nên một hoàn lưu khép kín trong vịnh theo chiều kim đồng hồ (hình 1.5) [12]

Dòng chảy đáy ít phụ thuộc vào chế độ gió bề mặt mà phụ thuộc chủ yếu vào thủy triều, điều kiện địa hình đáy và bờ biển Tính trung bình theo năm, dòng chảy đáy có

xu hướng đi vào vịnh Thái Lan khi vượt qua mũi Cà Mau theo hướng Tây, Tây Bắc với vận tốc 0,2 - 0,3m/s (hình 1.6) [7]

Về dòng triều: ven bờ phía Tây, từ mũi Cà Mau đến mũi Ông Trang và Gò Công, dòng triều mang tính chất nhật triều không đều Trong pha triều dâng, dòng chảy dọc

bờ theo hướng từ mũi Cà Mau đến mũi Ông Trang; trong pha triều rút, dòng chảy hoàn toàn theo hướng ngược lại Độ lớn vận tốc dòng triều trong khu vực khoảng 30-50cm/s trong các kỳ triều cường Ven bờ phía Đông, từ Gành Hào đến mũi Cà Mau, dòng triều mang tính chất bán nhật triều không đều [5]

Hình 1.4 Trường dòng chảy khu vực biển Đông và vịnh Thái Lan trong mùa gió mùa

Đông Bắc [12]

Hình 1.5 Trường dòng chảy khu vực biển Đông và vịnh Thái Lan trong mùa gió mùa

Tây Nam [12]

Hình 1.6 Hướng và vận tốc dòng chảy đáy trung bình theo năm [7]

1.3.3 Đặc điểm bùn cát

Xu hướng phân bố kích cỡ hạt trầm tích cho thấy càng tiến về gần Mũi Cà Mau (càng xa nguồn cung cấp bùn cát chính là sông Mekong) thì trầm tích càng mịn Vùng ven bờ phía Tây bán đảo Cà Mau là vùng có động lực sóng yếu, dòng vận chuyển bùn cát nhỏ nên đặc điểm trầm tích đáy là cát rất mịn và bùn kết dính (hình 1.7)

Vào mùa gió Đông Bắc, dòng chảy gió vận chuyển bùn cát về phía Nam và Tây Nam bán đảo Cà Mau, với ảnh hưởng giảm dần khi tiến dần về phía Nam và Tây Nam (hình 1.8) Trong khi đó, vào mùa gió Tây Nam, dòng chảy gió có hướng chảy từ Tây Nam lên Bắc ở biển Tây và hướng chảy từ Tây sang Đông ở biển Đông Vì vậy Mũi Cà Mau đóng vai trò như một điểm phân chia dòng chảy thành hai hướng khác nhau, một hướng chảy về phía Kiên Giang và một hướng chảy về biển Đông [7]

Ngày nay, nguồn trầm tích cung cấp cho vùng châu thổ sông Mekong và Mũi Cà Mau có xu hướng giảm đi một cách tiêu cực Trong quá khứ, mỗi năm có khoảng từ

150 - 200 triệu tấn bùn cát được cung cấp cho vùng ĐBSCL và khoảng 30 - 45 tấn bùn cát được dòng chảy ven bờ vận chuyển đến vùng biển Cà Mau trong mùa gió Đông Bắc

Bên cạnh đó, việc Trung Quốc cho xây dựng các đập thủy điện ở thượng nguồn sông Mekong sau năm 1993 đã làm giảm đáng kể nồng độ trầm tích lơ lửng có trong

nước (suspended sediment concentration – SSC) được vận chuyển đến vùng ĐBSCL

(xem hình 1.9) Chẳng hạn, SSC trung bình năm tại trạm Tân Châu (nằm trên sông Mekong, đoạn biên giới Việt Nam – Campuchia) trước năm 1993 là 125mg/l, nhưng sau năm 1993 giảm còn 118mg/l khi đập Tiểu Loan (Trung Quốc) bắt đầu hoạt động Đặc biệt, tổng lượng trầm tích vận chuyển đến ĐBSCL giảm mạnh trong vòng 6 năm qua, với lượng trầm tích năm 2010 vào khoảng 43 triệu tấn, chỉ bằng 1/3 so với trước đây Vậy nên lượng trầm tích được vận chuyển đến vùng biển ven bờ Cà Mau cũng giảm theo [6]

Hình 1.7 Phân bố kích cỡ hạt trầm tích vùng biển ven bờ ĐBSCL [7]

Hình 1.8 Vận chuyển trầm tích từ cửa sông Mekong đến vùng ven bờ bán đảo Cà Mau

trong mùa gió Đông Bắc [7]

Hình 1.9 Thay đổi nồng độ trầm tích lơ lửng ở hạ lưu sông Mekong do sự xây dựng các đập thủy điện của Trung Quốc ở thượng lưu [11]

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƢỢNG

Vùng nghiên cứu nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa Khí hậu được phân thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, gió thịnh hành là gió mùa Tây Nam gây ra mưa lớn; mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4, gió thịnh hành phổ biến trong thời kỳ này là gió mùa Đông Bắc, mang đến không khí khô

1.4.1 Gió

Như đã trình bày ở trên, hàng năm vùng nghiên cứu bị điều tiết bởi gió mùa với các hướng chính là Đông Bắc và Tây Nam (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Phân bố gió mùa hàng năm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Gió mùa Đông

Bắc (gió chướng)

Chuyển tiếp Gió mùa Tây Nam Gió mùa Đông Bắc

Gió mùa Tây Nam thường bắt đầu từ tháng 5 và kéo dài đến hết tháng 9 Hình 1.10 thể hiện hoa gió tại vị trí ven biển tỉnh Cà Mau vào thời điểm tháng 6 năm 2011 (tại tọa độ: 8,5o

,105o cách bờ khoảng 10km) Số liệu dùng để vẽ hoa gió được tác giả tải xuống miễn phí từ trang web http://oos.soest.hawaii.edu/erddap/info (mô hình tính toán và dự

báo toàn cầu của PACTOOS (Pacific Island Ocean Observing System) trực thuộc

trường Đại học Hawaii, Hoa Kỳ) Tại trang web này, số liệu gió được cung cấp dưới dạng các thành phần vận tốc gió u, v tại độ cao 10m so với mặt biển

Hình 1.10 Hoa gió tại vị trí ven biển Cà Mau cách bờ khoảng 10km vào tháng 6 năm

2011

Hình 1.11 Hoa gió tại vị trí ven biển Cà Mau cách bờ khoảng 10km tháng 12 năm 2011

Ta thấy ở vùng ven bờ, do ảnh hưởng của lục địa nên hướng gió thịnh hành trong thời kỳ gió mùa Tây Nam là Tây Tây Nam, Tây Nam và Tây Vận tốc gió trung bình theo hướng này là từ 5 - 8m/s, tốc độ lớn nhất vào khoảng 8 - 10m/s

Gió mùa Đông Bắc thường bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Hình 1.11 thể hiện hoa gió tại vị trí tọa độ (8,5o,105o) vào thời điểm tháng 12 năm 2011 Ta thấy ở vùng biển ven bờ, gió thường thổi theo hướng Đông Đông Bắc, Đông Bắc Vận tốc gió trung bình đạt khoảng 8 -15m/s, cao nhất là từ 10 - 15m/s

1.4.2 Mƣa

Cà Mau có trung bình 165 ngày mưa/năm, với lượng mưa trung bình là 2.360mm Lượng mưa phân bố rất không đồng đều trong năm, tập trung chủ yếu vào mùa mưa, chiếm trên 90% tổng lượng mưa cả năm Tháng có lượng mưa cao nhất trong năm thường từ tháng 8 đến 10 Các tháng 1, 2, 3 hầu như không có mưa Vì vậy, Cà Mau thường bị khô hạn nghiêm trọng vào mùa khô, gây ra nhiều khó khăn cho hoạt động sản xuất nông nghiệp Trong mùa mưa tuy có các đợt mưa to gây ngập úng nhưng vẫn xảy ra các đợt khô hạn dài từ 10 - 15 ngày (tiêu biểu là hạn “Bà Chằn” hay còn gọi là

hạn lệ, hạn bông tranh vào các tháng 7, 8) cũng góp phần gây thiệt hại cho canh tác nông nghiệp

Lượng mưa trung bình tháng phân phối khá đều trong toàn mùa mưa, ở mức từ 200 300mm/tháng, số ngày mưa/tháng đạt từ 15 - 20 ngày Các tháng mùa khô lượng mưa không đáng kể [8]

-Bảng 1.2 Lượng mưa ngày (mm) lớn nhất ở tỉnh Cà Mau (trung bình năm) [8]